輸電電纜線路沿大型橋梁敷設的設計要點分析

摘要：輸電線路與河流交叉時，尤其是大型通航河流，線路過河方式往往是工程設計中的重點，而電纜沿大型橋梁敷設擁有獨特的優勢。現通過比較3種不同的電纜跨越河流的方案可知，輸電電纜線路沿大型橋梁敷設是線路過河的最佳選擇，重點分析了電纜沿橋梁敷設的設計要點，為同類工程設計提供參考。

關鍵詞：輸電電纜線路;跨河大型橋梁;蛇形敷設;offset裝置;電纜防火

0 引言

我國城市化進程持續加快，土地資源日漸稀缺，人們對城市景觀、環保方面的要求越來越高，導致電力線路走廊空間越來越緊張，城市內的電力建設以電纜線路敷設為主。根據《電力工程電纜設計規范》（GB 50217—2016）的規定，電纜跨越河流宜利用城市交通橋梁。國內外在交通橋梁上敷設高壓電纜的先例已有很多，至今沒有發生過影響橋梁結構和人身安全的問題。2014年，廣東東莞長安新河橋沿人行道敷設了8回220 kV電纜線路;2019年，廣東東莞萬江銀龍橋沿人行道敷設了6回110 kV電纜線路。

1 電纜跨（穿）越河流的3種方案比較

城市中電纜線路過河有3種方式：電纜架空跨越河流、水下電纜穿越河流、電纜沿橋梁敷設跨越河流。

（1）電纜架空跨越河流的優點是工程造價低。缺點在于：施工運維較為不便，需搭設跨越架，采用張力放線方式等，存在施工安全風險，影響通航河流的航道運維;架空線路跨越較大河流時一般采用“耐-直-直-耐”跨越方式，受河道管理限制，線路位于兩岸上，架設較長，占用城市地塊，影響城市景觀;架空與電纜轉換需設置電纜終端場，占地較大，浪費寶貴的土地資源。

（2）水下電纜穿越河流一般采用頂管方式，工程造價高，施工難度大，受河床地質影響大，運維不便，線路安全性低，易發生船只拋錨刺穿電纜的事故，且發生安全事故后搶修難度極大，耗時長。

（3）電纜沿橋梁敷設跨越河流具有工程造價低、施工運維便利、不影響城市景觀、線路不重復增加交叉跨越等特點。電纜沿橋梁人行道或綠化帶敷設，可采用電纜槽盒型式設置活動蓋板，蓋板上可恢復普通路面，不影響橋梁結構功能及景觀。電纜隨橋梁敷設，線路與河道的運維互不影響，且工程總造價低。

綜上所述，輸電電纜線路沿大型橋梁敷設是線路過河的最佳選擇，宜在橋梁建設前期設計輸電電纜的敷設空間、荷載等。

2 電纜沿橋梁敷設的相關規定

按照《電力工程電纜設計規范》（GB 50217—2016）的規定，利用交通橋梁敷設電纜應符合下列要求：（1）在橋梁上敷設的電纜和附件等重量應在橋梁設計允許承載值之內;（2）電纜和附件的安裝，不得有損于橋梁結構的穩定性;（3）在橋梁上敷設的電纜和附件，不得低于橋底距水面高度;（4）在橋梁上敷設的電纜和附件，不得有損于橋梁的外觀。

在長跨距的橋桁內或橋梁人行道下敷設電纜，還應符合下列規定：（1）在電纜上采取適當的防火措施，以防外界火源危及電纜;（2）在橋梁上敷設的電纜，應考慮橋梁因受風力和車輛行駛時的震動而導致電纜金屬護套出現疲勞的保護措施;（3）在橋梁上敷設的110 kV及以上的大截面電纜，宜作蛇形敷設，用以吸收電纜本身的熱伸縮量;（4）在橋梁的伸縮間隙部位的一端，應按橋桁最大伸縮長度設置電纜伸縮弧，用以吸收橋桁的熱伸縮;（5）在橋梁伸縮間隙處，宜把電纜放入能垂直、水平方向轉動的萬向鉸鏈架內，用以吸收橋梁的撓角。

3 電纜沿橋梁敷設的設計要點

3.1? ? 電纜土建設計

電纜宜采用槽盒型式敷設過橋，為保證沿線道路美觀，電纜槽盒采用下沉式敷設，其上恢復人行道彩磚或綠化帶，為便于電纜線路的運維，槽盒每30 m設置1座檢修井。電纜槽盒每30 m應設置一條水平伸縮縫，并采取充填和防滲漏措施，在坡度較大地段，應采取硬固定方式以防電纜滑移。電纜槽盒每20 m設置1個？準100 mm的排水孔，與橋梁專用排水通道連通。電纜敷設完成后，沿線應按電網安健環規定設置標志牌等。

3.2? ? 電纜防震設計

（1）電纜采用蛇形敷設方式。電纜蛇形敷設能夠有效吸收電纜熱脹冷縮引起的電纜長度變化，防止電纜終端、中間接頭因受電纜拉力而損壞，避免電纜的伸長部分集中在電纜盤卷曲的缺陷處，造成電纜絕緣層和金屬護套斷裂，產生電纜浮起等異常現象。結合電纜土建情況，宜采用水平蛇形敷設設計，水平蛇形敷設一般按波長4～6 m、波幅100～200 mm設計，在每1/2節距處安裝電纜固定夾。

（2）有效解決橋面對接處縫隙變化對電纜的影響是沿橋敷設電纜工程的最大技術難點。在緊靠橋面板伸縮縫處設置能吸收橋梁伸縮量專用的伸縮弧（offset）裝置，通過電纜伸縮裝置形狀的變化來吸收橋梁伸縮量，消除因橋面移位、彎曲、錯位等對電纜產生的過大張力，防止電纜被破壞性拉斷或折斷，確保輸電線路的運行安全。

3.3? ? 電纜防火設計

電纜防火對于電纜線路的安全運維非常重要。引發火災的原因主要有過負荷、短路、接觸電阻過大以及絕緣損壞、高溫烘烤等。沿橋梁敷設的電纜防火主要考慮以下方面：

（1）電纜截面選擇合理。交聯聚乙烯絕緣電纜在最大工作電流作用下的電纜導體溫度，不得超過規定的最高允許值90 ℃，對于計算選出的交聯聚乙烯絕緣電纜導體的最小截面積，適當選大一點的電纜截面，在通過電力系統最大短路電流時，電纜導體溫度不得超過規定的最高允許值250 ℃。

（2）電纜的外護層材料主要有PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）兩種。PE外護層的機械性能、電氣性能、防水性能較好，但阻燃性能不佳，適合于直埋、淺溝、穿管敷設。PVC是一種極性材料，具有阻燃性能，較適合明敷于電纜隧道和大通道中。受限于橋梁承重及造價經濟性，電纜槽盒敷設過橋不可采用填砂防火措施。根據《關于印發廣東電網有限責任公司電纜及附件防火防爆工作指導意見的通知》（廣電生部〔2016〕57號）的規定：空氣中電纜應使用低煙、低毒阻燃電纜，阻燃性能應符合現行國家標準《電纜在火焰條件下的燃燒試驗》（GB/T 18380.3—2001）的B類阻燃等級及以上要求。電纜沿橋梁敷設對電纜的阻燃性能要求較高，建議選用PVC外護套，電纜型號為YJLW02。

（3）電纜線路的防火包括電纜防火和電纜附件防火防爆。在日常運維中，電纜本體故障率較低，大多數故障發生在電纜附件上，如電纜中間接頭制作不良，壓接頭不緊，接觸電阻過大，長期運行造成電纜頭過熱燒穿絕緣。電纜中間接頭的壓接質量好壞，只能在運行中發現，運行時間越長越容易發生過熱燒穿事故，當發生故障時，接地電流大，引起發熱，造成火災，所以建議盡量避免在橋架段設置中間接頭，如無法避免，則電纜接頭應安裝防火防爆裝置（如防火隔板、防火盒等），每個電纜接頭兩側各3 m范圍內的電纜應纏繞防火包帶;鄰近電纜接頭1 m空間范圍內的所有電纜均應纏繞防火包帶。

（4）電纜進入電纜槽盒時，出入口應做防火封堵措施。防火封堵厚度不小于100 mm。根據有機防火堵料、無機防火堵料、阻火包、防火隔板等封堵材料的性質，按需要單獨或組合使用;沿溝道宜設置阻火墻，阻火墻間距不宜大于200 m，阻火墻應保證在可能經受積水浸泡或鼠害作用下仍具有穩固性，可采用適合電纜線路條件的防火堵料、阻火模塊、防火封堵板材、耐火磚、砂袋等。

（5）重要線路設置光纖測溫監測系統，每相電纜設置1根測溫光纖，實時監測記錄電纜的全程不間斷運行溫度，通過對電纜表面溫度、環境溫度的監測，及時發現電纜運行過程中出現的問題以及運行電纜周圍環境的突變情況，系統具備最高溫度報警、溫升速率報警、平均溫度報警、系統故障報警、光纖斷裂報警等功能，并能顯示、記錄測溫數據、報警位置等信息。

4 結語

輸電電纜線路沿大型橋梁敷設是線路過河的優選方案，設計人員宜在橋梁建設前期設計好輸電電纜的敷設空間、荷載等，同時，優化電纜土建設計、電纜防震設計和電纜防火設計，確保電纜線路運行安全與橋梁結構安全。

[參考文獻]

[1] 電力工程電纜設計規范：GB 50217—2016[S].

收稿日期：2020-06-23

作者簡介：張劍（1985—），男，湖南邵陽人，工程師，從事輸電線路電氣設計工作。